Nguyên tắc Thiết kế PCB Tốc độ Cao: Giữ cho Đường dẫn Ngắn và Trực tiếp

Tôi chưa bao giờ thực sự tin vào ý tưởng "ít hơn là nhiều" cho đến khi tôi trải nghiệm nó bản thân tại một bữa tiệc nướng với một số bạn bè. Tôi là "người quản lý nướng", nghĩa là tôi phụ trách việc ướp gia vị và nướng thịt bò. Tôi quyết định sử dụng gia vị đơn giản là muối và tiêu, và vì là người yêu muối, tôi nghĩ rằng không giới hạn. Tuy nhiên, thịt bò nướng của tôi cuối cùng lại quá mặn đến mức hầu hết bạn bè tôi không thể ăn được. Thịt bò mặn sẽ để lại vị không tốt trong miệng bạn, và cũng như vậy với một PCB tốc độ cao có nhiều đường mạch dài. Các đường mạch dài và uốn lượn trên PCB của bạn có thể tăng EMI và chi phí về mặt bất động sản. Thực hành "ít hơn là nhiều" bằng cách giữ các đường mạch ngắn và trực tiếp sẽ đảm bảo không ai thấy thiết kế của bạn không hấp dẫn.

Đường Dẫn Dài Tăng Nguy Cơ EMI

Như bạn đã biết, thiết kế PCB tốc độ cao thường gặp vấn đề với EMI. Nguy cơ EMI này có thể đến từ các đường dẫn dài tạo thành anten phát sóng hoặc nhận sóng. Đường dẫn dài hơn cũng che phủ nhiều khoảng cách hơn, làm tăng khả năng các mạch nhạy cảm bị ảnh hưởng trên đường đi. Sử dụng các đường dẫn ngắn đi theo đường trực tiếp sẽ giúp giảm nguy cơ EMI từ cả anten và sự gần gũi của đường dẫn.

Giống như không ai cố ý rắc quá nhiều muối lên bò, không ai cố ý định tuyến một đường dẫn sao cho nó trở thành anten cho EMI. Có thể một tần số cao đã thay đổi trở kháng của tụ điện, hoặc dòng điện trở lại tạo ra một vòng lặp không mong muốn trên mặt đất. Dù lý do là gì, cách tốt nhất để giảm bức xạ anten là rút ngắn các đường dẫn. Anten có thể phát hoặc nhận, vì vậy các đường dẫn trong cả mạch “ồn ào” và “yên tĩnh” đều nên được rút ngắn. Một anten nhỏ luôn phát hoặc nhận ít hơn một anten lớn.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Chính các đường dẫn không phải là những thứ duy nhất trên thiết kế PCB tốc độ cao có thể bức xạ EMI. Khoảng trống trên mặt đất cũng sẽ hoạt động như anten khi một đường dẫn đi qua. Giữ các đường dẫn ngắn và trực tiếp, nhưng không phải với giá của việc vượt qua các khoảng trống trên mặt đất.

Một đường dẫn xuyên lục địa chắc chắn sẽ quá dài.

Đường dẫn dài tốn kém hơn

Càng dài đường dẫn, nó sẽ chiếm càng nhiều diện tích. Ít đường dẫn có nghĩa là tốn nhiều tiền hơn.

Những người thiết kế Bảng Mạch In luôn được thúc đẩy làm cho mọi thứ nhỏ gọn hơn, vì vậy tôi sẽ thêm vào vấn đề bằng cách thúc đẩy bạn làm cho các đường dẫn ngắn hơn. Không chỉ đường dẫn tự nó chiếm không gian, mà nó còn yêu cầu thêm không gian cho khoảng cách an toàn xung quanh đường dẫn. Các nhà kế toán của công ty bạn có thể đã, như các bạn trẻ nói, “khó chịu.” Đừng làm họ thêm khó chịu bằng cách khiến họ phải trả cho một PCB quá lớn.

Hãy Điều Hướng Trực Tiếp và Suy nghĩ trước khi bạn định tuyến.

Cách Làm Ngắn Đường Dẫn

Cách tốt nhất để làm ngắn độ dài đường dẫn tốc độ cao là sắp xếp cẩn thận PCB của bạn. Giữ các hệ thống tốc độ cao gần nhau và giữ các bộ nhận gần với các đầu vào tương ứng của chúng.

Một bố cục PCB tốt có thể giúp giải quyết các vấn đề trước khi chúng xảy ra. Thiết lập bố cục của bạn sao cho các hệ thống tốc độ cao gần nhau sẽ cho phép bạn bắt đầu thiết kế với chiều dài đường dẫn ngắn. Đặc biệt quan trọng là giữ cho đường dẫn từ tín hiệu đầu vào đến bộ nhận càng ngắn càng tốt, vì đường dẫn này có thể gây ra nhiều "nhiễu" nhất vào hệ thống. Ngoài ra, giữ cho các thành phần tốc độ cao ở gần nhau sẽ giảm bớt ảnh hưởng của bất kỳ EMI phát ra nào đối với các mạch khác. Hãy thu hẹp khoảng cách trước khi vẽ đường dẫn đầu tiên.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Những nguyên tắc thiết kế mạch này có thể gần như là lẽ thường, nhưng việc áp dụng chúng có thể mệt mỏi. May mắn thay, phần mềm thiết kế PCB của bạn có thể giúp bạn. Hãy thử mã hóa màu cho các hệ thống tốc độ cao để giúp theo dõi các thành phần và đường dẫn. Phần mềm với các tính năng định tuyến đường dẫn tốt cũng sẽ giúp bạn dễ dàng định tuyến, hoặc định tuyến lại, các đường dẫn theo con đường ngắn nhất có thể. Chỉ là Altium Designer^® đã có tài liệu hướng dẫn cách mã hóa màu cho các thành phần, và cách sắp xếp các đường dẫn.

Sau thảm họa nướng thịt với phương châm "càng ít càng tốt", tôi đã trở nên cẩn thận hơn nhiều khi ướp thịt. Hãy học từ những sai lầm của tôi và áp dụng nguyên tắc "càng ít càng tốt" vào PCB tốc độ cao của bạn, trước khi những đường dẫn dài để lại vị đắng trong miệng bạn. Hãy hướng dẫn đường dẫn một cách chính xác với các công cụ và nguồn lực chuyên nghiệp.

Bạn có thêm câu hỏi về quy tắc thiết kế PCB tốc độ cao? Hãy trò chuyện với chuyên gia tại Altium.